(57)【要約】【課題】エンジンの排気熱回収器を利用してエンジン出力を向上させる。【解決手段】目標エンジン出力が高出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。これにより、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気圧損が減少して排気効率が高くなるため、エンジン出力が向上する。一方、目標エンジン出力が低出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。これにより、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気圧損が増加して排気効率が低くなるが、低出力側の領域では、排気効率を適度に低くすることでエンジン１１の内部ＥＧＲ量（排出ガス残留量）を増加させて燃焼状態を向上させることができるため、エンジン出力が向上する。【選択図】図１
2010190046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、
前記排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、
内燃機関の出力又はこれに関連性のある情報（以下これらを「機関出力情報」と総称する）に応じて前記排気熱回収量を変化させるように前記排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項２】
前記排気熱回収制御手段は、前記機関出力情報が所定の高出力側の領域のときに前記排気熱回収量を増加させるように前記排気熱回収量調整手段を制御し、前記機関出力情報が所定の低出力側の領域のときに前記排気熱回収量を減少させるように前記排気熱回収量調整手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項３】
前記排気熱回収制御手段は、前記機関出力情報として、内燃機関の目標出力と目標燃料噴射量とアクセル開度のうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項４】
前記排気熱回収制御手段は、前記機関出力情報として、内燃機関の排出ガス温度と排出ガス体積流量と触媒温度のうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器と、内燃機関の排出ガスで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する排気タービン式過給機とを備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、
前記排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、
内燃機関の目標過給圧と実過給圧に応じて前記排気熱回収量を変化させるように前記排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項６】
前記排気熱回収制御手段は、前記実過給圧が前記目標過給圧よりも低いときに前記排気熱回収量を減少させるように前記排気熱回収量調整手段を制御し、前記実過給圧が前記目標過給圧よりも高いときに前記排気熱回収量を増加させるように前記排気熱回収量調整手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項７】
前記排気熱回収制御手段は、内燃機関の目標出力が所定値以下のときには前記目標過給圧と前記実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を停止して他の要求に応じた排気熱回収量の制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項８】
車両に搭載した内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、
前記排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、
車両の運転者によって操作される操作手段と、
前記操作手段の操作状態に応じて前記排気熱回収量を変化させるように前記排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の排気熱回収制御装置。
【請求項９】
前記排気熱回収量調整手段は、前記排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を調整する手段であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の排気熱回収制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を備えた内燃機関の排気熱回収制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００８−１９０４３７号公報）に記載されているように、内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を設け、この排気熱回収器で回収した排気熱を内燃機関の早期暖機に利用するようにしたものがある。この特許文献１の技術では、内燃機関の始動後で且つ触媒の暖機完了前の場合には、排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を所定量以下にして排気熱回収量を少なくすることで、排気熱による触媒の暖機を促進するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９０４３７号公報（第２頁等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の技術は、排気熱回収器を単に内燃機関や触媒の暖機促進に利用するだけであるため、排気熱回収器の利用範囲が狭く、排気熱回収器を設けるメリット（付加価値）が少ない。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関や触媒の暖機促進の他に、内燃機関の出力制御にも排気熱回収器を活用することができる内燃機関の排気熱回収制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
排気熱回収器による排気熱回収量が変化すると、排出ガスの温度が変化して排出ガスの体積流量が変化し、それに応じて触媒やマフラ（消音器）等での排気圧損が変化して排気効率が変化する。これは、排気熱回収器の排気熱回収量を変化させることで排気効率を変化させることができることを意味する。
【０００７】
このような特性に着目して、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、内燃機関の出力又はこれに関連性のある情報（以下これらを「機関出力情報」と総称する）に応じて排気熱回収量を変化させるように排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段とを備えた構成としたものである。この構成では、機関出力情報に応じて排気熱回収量を変化させることができるため、内燃機関の出力に応じて排気効率を適正に変化させて、内燃機関の出力を向上させることが可能となり、内燃機関や触媒の暖機促進の他に、内燃機関出力の制御にも排気熱回収器を活用することができて、排気熱回収器の利用範囲を拡大でき、排気熱回収器を設けるメリット（付加価値）を増やすことができる。
【０００８】
具体的には、請求項２のように、機関出力情報が所定の高出力側の領域のときに排気熱回収量を増加させるように排気熱回収量調整手段を制御し、機関出力情報が所定の低出力側の領域のときに排気熱回収量を減少させるように排気熱回収量調整手段を制御すると良い。このようにすれば、機関出力情報が高出力側の領域のときには、排気熱回収量を増加させることで、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気圧損が減少して排気効率が高くなるため、内燃機関の出力を向上させる（出力を効率良く発生させる）ことができる。
【０００９】
一方、機関出力情報が低出力側の領域のときには、排気熱回収量を減少させることで、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気圧損が増加して排気効率が低くなるが、低出力側の領域では、排気効率を適度に低くすることで内燃機関の内部ＥＧＲ量（排出ガス残留量）を増加させて燃焼状態を向上させることができるため、内燃機関の出力を向上させる（出力を効率良く発生させる）ことができる。
【００１０】
また、請求項３のように、機関出力情報として、内燃機関の目標出力と目標燃料噴射量とアクセル開度のうちの少なくとも１つを用いるようにしても良い。アクセル開度に応じて内燃機関の目標出力が変化し、それに応じて目標燃料噴射量が変化して内燃機関の出力が変化するため、目標出力と目標燃料噴射量とアクセル開度は、いずれも内燃機関の出力を反映した情報となる。
【００１１】
或は、請求項４のように、機関出力情報として、内燃機関の排出ガス温度と排出ガス体積流量と触媒温度のうちの少なくとも１つを用いるようにしても良い。内燃機関の出力に応じて排出ガス温度や排出ガス体積流量が変化し、それに応じて触媒温度が変化するため、排出ガス温度と排出ガス体積流量と触媒温度は、いずれも内燃機関の出力を反映した情報となる。
【００１２】
また、内燃機関の排出ガスの運動エネルギで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する排気タービン式過給機（いわゆるターボチャージャ）を備えたシステムでは、排気熱回収器による排気熱回収量が変化すると、排出ガスの温度が変化して排出ガスの体積流量が変化し、それに応じて排気タービンの回転速度が変化して実過給圧が変化する。これは、排気熱回収器の排気熱回収量を変化させることで実過給圧を変化させることができることを意味する。
【００１３】
このような特性に着目して、請求項５のように、内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器と、内燃機関の排出ガスで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する排気タービン式過給機とを備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、内燃機関の目標過給圧と実過給圧に応じて排気熱回収量を変化させるように排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段とを備えた構成としても良い。この構成では、目標過給圧と実過給圧に応じて排気熱回収量を変化させることができるため、目標過給圧と実過給圧との関係に応じて実過給圧を変化させて、実過給圧を速やかに目標過給圧に制御することが可能となり、内燃機関の出力の制御性を向上させることができる。
【００１４】
具体的には、請求項６のように、実過給圧が目標過給圧よりも低いときに排気熱回収量を減少させるように排気熱回収量調整手段を制御し、実過給圧が目標過給圧よりも高いときに排気熱回収量を増加させるように排気熱回収量調整手段を制御すると良い。このようにすれば、実過給圧が目標過給圧よりも低いときには、排気熱回収量を減少させることで、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気タービンの回転速度が上昇して実過給圧が上昇するため、実過給圧を速やかに目標過給圧まで引き上げることができる。
【００１５】
一方、実過給圧が目標過給圧よりも高いときには、排気熱回収量を増加させることで、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気タービンの回転速度が低下して実過給圧が低下するため、実過給圧を速やかに目標過給圧まで引き下げることができる。
【００１６】
更に、請求項７のように、内燃機関の目標出力が所定値以下のときには目標過給圧と実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を停止して他の要求に応じた排気熱回収量の制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の目標出力が所定値以下のときには、排出ガスの運動エネルギが小さいため、排気タービン式過給機が十分に機能しないと判断して、目標過給圧と実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を停止して、他の要求に応じた排気熱回収量の制御（例えば、内燃機関の目標出力に応じた排気熱回収量の制御）を行うことができる。
【００１７】
また、請求項８のように、車両に搭載した内燃機関の排出ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収器を備えた内燃機関の排気熱回収制御装置において、排気熱回収器による排気熱回収量を調整する排気熱回収量調整手段と、車両の運転者によって操作される操作手段と、操作手段の操作状態に応じて排気熱回収量を変化させるように排気熱回収量調整手段を制御する排気熱回収制御手段とを備えた構成としても良い。このようにすれば、運転者の操作に応じて排気熱回収量を変化させて排気効率を適正に変化させることができる。
【００１８】
また、請求項９のように、排気熱回収量調整手段として、排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を調整する手段を用いるようにすると良い。このようにすれば、排気熱回収量調整手段（例えば電動ウォータポンプや流量調整バルブ等）によって排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を調整することで排気熱回収器による排気熱回収量を調整することができる。
【００１９】
尚、排気熱回収量調整手段は、排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を調整する手段に限定されず、例えば、排出ガスと冷却水との間で熱交換を行うための熱交換媒体を封入した熱交換媒体循環経路に開閉弁を設けた排気熱回収器の場合には、この開閉弁を排気熱回収量調整手段として用いて、開閉弁によって熱交換媒体の循環量を調整することで排気熱回収器による排気熱回収量を調整するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン冷却システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は実施例１の排気熱回収制御を説明するブロック図である。
【図３】図３は実施例１の排気熱回収制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】図４は実施例１の排気熱回収制御の実行例を説明するタイムチャートである。
【図５】図５は実施例２の排気熱回収制御を説明するブロック図である。
【図６】図６は実施例２の排気熱回収制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図７は実施例２の排気熱回収制御の実行例を説明するタイムチャートである。
【図８】図８は実施例３のエンジン冷却システム全体の概略構成図である。
【図９】図９は実施例３の排気熱回収制御を説明するブロック図である。
【図１０】図１０は実施例３の排気熱回収制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は実施例３の排気熱回収制御の実行例を説明するタイムチャートである。
【図１２】図１２は他の実施例のエンジン冷却システム全体の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン冷却システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１のウォータジャケット（冷却水通路）の出口と入口との間には、冷却水が循環する冷却水循環流路１２が接続され、この冷却水循環流路１２の途中に、ラジエータ１３が設けられている。また、エンジン１１のウォータジャケットの出口と、冷却水循環流路１２のうちのラジエータ１３の下流側との間には、ラジエータ１３をバイパスするバイパス流路１４が接続されている。更に、冷却水循環流路１２の途中（例えばバイパス流路１４との接続部よりも下流側）には、冷却水を循環させるための電動ウォータポンプ１５が設けられている。
【００２３】
また、冷却水循環流路１２の途中（例えばバイパス流路１４との接続部）には、冷却水温に応じて開閉動作するサーモスタット１６が設けられ、冷却水温が所定温度（例えば暖機完了に相当する温度）よりも低い未暖機水温領域では、サーモスタット１６が閉弁してエンジン１１とラジエータ１３との間の冷却水の循環を停止する。これにより、エンジン１１側の冷却水温を速やかに上昇させてエンジン１１の暖機を促進する。その後、冷却水温が所定温度以上になったときに、サーモスタット１６が開弁してエンジン１１とラジエータ１３との間で冷却水を循環させて、ラジエータ１３の放熱作用により冷却水温を適正な暖機温度範囲内に調節してエンジン１１のオーバーヒートを防止する。
【００２４】
一方、エンジン１１の排気管１７には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒１８が設けられ、この触媒１８の上流側（又は下流側）に、排気熱回収器１９が設けられている。この排気熱回収器１９は、冷却水循環流路１２の途中（例えば電動ウォータポンプ１５よりも下流側）に接続され、排気管１７内を流れる排出ガスと、冷却水循環流路１２内を流れる冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収するようになっている。また、電動ウォータポンプ１５によって排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を調整することで排気熱回収器１９による排気熱回収量を調整するようになっている。この場合、電動ウォータポンプ１５が排気熱回収量調整手段としての役割を果たす。
【００２５】
エンジン１１のシリンダブロックには、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２０が取り付けられ、このクランク角センサ２０の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、エアフローメータ２１によって吸入空気量が検出され、アクセルセンサ２２によってアクセル開度（アクセルペダルの踏込量）が検出される。
【００２６】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２３に入力される。このＥＣＵ２３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。
【００２７】
ここで、排気熱回収器１９による排気熱回収量が変化すると、排出ガスの温度が変化して排出ガスの体積流量が変化し、それに応じて触媒１８やマフラ（消音器）等での排気圧損が変化して排気効率が変化する。これは、排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させることで排気効率を変化させることができることを意味する。
【００２８】
このような特性に着目して、本実施例１では、ＥＣＵ２３により後述する図３の排気熱回収制御ルーチンを実行することで、目標エンジン出力に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御する排気熱回収制御を実行する。
【００２９】
具体的には、図２に示すように、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、目標エンジン出力Ｐerに応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。この目標排気熱回収量Ｑr のマップは、例えば、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも高出力側の領域のときには、目標エンジン出力Ｐerが高くなるほど目標排気熱回収量Ｑr が増加するように設定され、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも低出力側の領域のときには、目標エンジン出力Ｐerが低くなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定されている。また、目標排気熱回収量Ｑr の上限値は、排気熱回収器１９の許容最大排気熱回収量又はそれよりも余裕分だけ少ない値に設定されている。
【００３０】
この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９の排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する。
【００３１】
この排気熱回収制御によって、目標エンジン出力が高出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させると、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気圧損が減少して排気効率が高くなるため、エンジン出力が向上する。
【００３２】
一方、目標エンジン出力が低出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させると、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気圧損が増加して排気効率が低くなるが、低出力側の領域では、排気効率を適度に低くすることでエンジン１１の内部ＥＧＲ量（排出ガス残留量）を増加させて燃焼状態を向上させることができるため、エンジン出力が向上する。
【００３３】
以上説明した本実施例１の排気熱回収制御は、ＥＣＵ２３によって図３の排気熱回収制御ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す排気熱回収制御ルーチンは、ＥＣＵ２３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう排気熱回収制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセル開度、吸入空気量、エンジン回転速度等の各種情報を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、アクセル開度、吸入空気量、エンジン回転速度等の各種情報に基づいて目標エンジン出力Ｐerをマップ又は数式等により算出する。
【００３４】
この後、ステップ１０３に進み、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、目標エンジン出力Ｐerに応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。ここで、目標排気熱回収量Ｑr のマップ（図２参照）は、例えば、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも高出力側の領域のときには、目標エンジン出力Ｐerが高くなるほど目標排気熱回収量Ｑr が増加し、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも低出力側の領域のときには、目標エンジン出力Ｐerが低くなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定されている。
【００３５】
この後、ステップ１０４に進み、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出した後、ステップ１０５に進み、目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９の排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する。
【００３６】
以上説明した本実施例１の排気熱回収の実行例を図４のタイムチャートを用いて説明する。目標エンジン出力が高出力側の領域となる期間Ａは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させる。これにより、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気圧損が減少して排気効率が高くなるため、エンジン出力を向上させる（出力を効率良く発生させる）ことができる。
【００３７】
一方、目標エンジン出力が低出力側の領域となる期間Ｂは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させる。これにより、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気圧損が増加して排気効率が低くなるが、低出力側の領域では、排気効率を適度に低くすることでエンジン１１の内部ＥＧＲ量（排出ガス残留量）を増加させて燃焼状態を向上させることができるため、エンジン出力を向上させる（出力を効率良く発生させる）ことができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図５乃至図７を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００３９】
前記実施例１では、目標エンジン出力に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御したが、エンジン出力に応じて排出ガス温度や排出ガス体積流量が変化するため、排出ガス温度と排出ガス体積流量は、いずれもエンジン出力を反映した情報となる。
【００４０】
そこで、本実施例２では、ＥＣＵ２３により後述する図６の排気熱回収制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の排出ガス温度と排出ガス体積流量に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御する排気熱回収制御を実行する。
【００４１】
具体的には、図５に示すように、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg に応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。この目標排気熱回収量Ｑr のマップは、例えば、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも高出力側の領域（排出ガス温度Ｔg が所定ラインよりも高く且つ排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも大きい領域）のときには、排出ガス温度Ｔg が高くなるほど且つ排出ガス体積流量Ｖg が大きくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が増加するように設定され、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも低出力側の領域（排出ガス温度Ｔg が所定ラインよりも低く且つ排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも小さい領域）のときには、排出ガス温度Ｔg が低くなるほど且つ排出ガス体積流量Ｖg が小さくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定されている。また、目標排気熱回収量Ｑr の上限値は、排気熱回収器１９の許容最大排気熱回収量又はそれよりも余裕分だけ少ない値に設定されている。
【００４２】
この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する。
【００４３】
この排気熱回収制御によって、排出ガス温度と排出ガス体積流量が高出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御し、一方、排出ガス温度と排出ガス体積流量が低出力側の領域のときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。
【００４４】
以下、本実施例２でＥＣＵ２３が実行する図６の排気熱回収制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、吸入空気量、エンジン回転速度、吸気温等の各種情報を読み込んだ後、ステップ２０２に進み、吸入空気量、エンジン回転速度、吸気温等の各種情報に基づいて排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg をそれぞれマップ又は数式等により算出（推定）する。尚、排出ガス温度Ｔg や排出ガス体積流量Ｖg をセンサで検出するようにしても良い。
【００４５】
この後、ステップ２０３に進み、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg に応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。ここで、目標排気熱回収量Ｑr のマップ（図５参照）は、例えば、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも高出力側の領域のときには、排出ガス温度Ｔg が高くなるほど且つ排出ガス体積流量Ｖg が大きくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が増加するように設定され、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が所定ラインよりも低出力側の領域のときには、排出ガス温度Ｔg が低くなるほど且つ排出ガス体積流量Ｖg が小さくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定されている。
【００４６】
この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９の排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する（ステップ２０４、２０５）。
【００４７】
以上説明した本実施例２では、例えば、図７のタイムチャートに示すように、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が高出力側の領域となる期間Ａは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させる。これにより、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気圧損が減少して排気効率が高くなるため、エンジン出力を向上させることができる。
【００４８】
一方、排出ガス温度Ｔg と排出ガス体積流量Ｖg が低出力側の領域となる期間Ｂは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させる。これにより、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気圧損が増加して排気効率が低くなるが、低出力側の領域では、排気効率を適度に低くすることでエンジン１１の内部ＥＧＲ量（排出ガス残留量）を増加させて燃焼状態を向上させることができるため、エンジン出力を向上させることができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図８乃至図１１を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００５０】
本実施例３では、図８に示すように、エンジン１１の排気管１７のうちの排気熱回収器１９の下流側に、排気タービン式過給機２４が設けられている。この排気タービン式過給機２４は、排出ガスの運動エネルギで排気タービンを回転駆動することでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。また、エンジン１１の吸気管（図示せず）には、実過給圧（例えばスロットルバルブ上流側の実吸気圧）を検出する過給圧センサ２５が設けられている。
【００５１】
排気タービン式過給機２４を備えたシステムでは、排気熱回収器１９による排気熱回収量が変化すると、排出ガスの温度が変化して排出ガスの体積流量が変化し、それに応じて排気タービンの回転速度が変化して実過給圧が変化する。つまり、排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させることで実過給圧を変化させることができる。
【００５２】
このような特性に着目して、本実施例３では、ＥＣＵ２３により後述する図１０の排気熱回収制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の目標過給圧と実過給圧に応じて排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御する排気熱回収制御を実行する。
【００５３】
具体的には、図９に示すように、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰ（＝Ｐtg−Ｐtc）に応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。この目標排気熱回収量Ｑr のマップは、例えば、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが０より大きい値（プラス値）となる領域、つまり実過給圧Ｐtcが目標過給圧Ｐtgよりも低い領域のときには、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが大きくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定され、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが０より小さい値（マイナス値）となる領域、つまり実過給圧Ｐtcが目標過給圧Ｐtgよりも高い領域のときには、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが小さくなるほど（つまり差ΔＰの絶対値が大きくなるほど）、目標排気熱回収量Ｑr が増加するように設定されている。また、目標排気熱回収量Ｑr の上限値は、排気熱回収器１９の許容最大排気熱回収量又はそれよりも余裕分だけ少ない値に設定されている。
【００５４】
この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する。
【００５５】
この排気熱回収制御によって、実過給圧が目標過給圧よりも低いときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御する。排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させると、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気タービンの回転速度が上昇して実過給圧が上昇するため、実過給圧が速やかに目標過給圧まで上昇する。
【００５６】
一方、実過給圧が目標過給圧よりも高いときには、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させるさせるように電動ウォータポンプ１５を制御する。排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させると、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気タービンの回転速度が低下して実過給圧が低下するため、実過給圧が速やかに目標過給圧まで低下する。
【００５７】
また、目標エンジン出力が所定値以下のときには、排出ガスの運動エネルギが小さいため、排気タービン式過給機２４が十分に機能しないと判断して、目標過給圧と実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を停止して、他の要求に応じた排気熱回収量の制御（例えば、目標エンジン出力に応じた排気熱回収量の制御）を行う。
【００５８】
以下、本実施例３でＥＣＵ２３が実行する図１０の排気熱回収制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、アクセル開度、吸入空気量、エンジン回転速度等の各種情報を読み込んだ後、ステップ３０２に進み、アクセル開度、吸入空気量、エンジン回転速度等の各種情報に基づいて目標エンジン出力Ｐerをマップ又は数式等により算出する。
【００５９】
この後、ステップ３０３に進み、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも高いか否かを判定し、目標エンジン出力Ｐerが所定値よりも高いと判定された場合には、排出ガスの運動エネルギが大きいため、排気タービン式過給機２４が機能すると判断して、目標過給圧と実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を次のようにして実行する。
【００６０】
まず、ステップ３０４に進み、目標エンジン出力Ｐer等に基づいて目標過給圧Ｐtgをマップ又は数式等により算出した後、ステップ３０５に進み、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰ（＝Ｐtg−Ｐtc）に応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。ここで、目標排気熱回収量Ｑr のマップ（図９参照）は、例えば、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰがプラス値となる領域（つまり実過給圧Ｐtcが目標過給圧Ｐtgよりも低い領域）のときには、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが大きくなるほど目標排気熱回収量Ｑr が減少するように設定され、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰがマイナス値となる領域（つまり実過給圧Ｐtcが目標過給圧Ｐtgよりも高い領域）のときには、目標過給圧Ｐtgと実過給圧Ｐtcとの差ΔＰが小さくなるほど（つまり差ΔＰの絶対値が大きくなるほど）、目標排気熱回収量Ｑr が増加するように設定されている。
【００６１】
この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する（ステップ３０７、３０８）。
【００６２】
一方、上記ステップ３０３で、目標エンジン出力Ｐerが所定値以下であると判定された場合には、排出ガスの運動エネルギが小さいため、排気タービン式過給機２４が十分に機能しないと判断して、目標過給圧と実過給圧に応じた排気熱回収量の制御を停止し、他の要求に応じた排気熱回収量の制御（例えば、目標エンジン出力に応じた排気熱回収量の制御）を次のようにして実行する。
【００６３】
まず、ステップ３０６で、目標排気熱回収量Ｑr のマップを参照して、目標エンジン出力Ｐerに応じた目標排気熱回収量Ｑr を算出する。この後、目標冷却水流量Ｖw のマップを参照して、目標排気熱回収量Ｑr に応じた目標冷却水流量Ｖw を算出し、この目標冷却水流量Ｖw に応じて電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を目標冷却水流量Ｖw に調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を目標排気熱回収量Ｑr に調整する（ステップ３０７、３０８）。
【００６４】
以上説明した本実施例３では、例えば、図１１のタイムチャートに示すように、実過給圧が目標過給圧よりも低い期間Ａは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を減少させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を減少させる。これにより、排出ガス温度が上昇して排出ガスの体積流量が増加し、それに応じて排気タービンの回転速度が上昇して実過給圧が上昇するため、実過給圧を速やかに目標過給圧まで引き上げることができる。
【００６５】
一方、実過給圧が目標過給圧よりも高い期間Ｂは、排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ１５を制御して、排気熱回収器１９の排気熱回収量を増加させる。これにより、排出ガス温度が低下して排出ガスの体積流量が減少し、それに応じて排気タービンの回転速度が低下して実過給圧が低下するため、実過給圧を速やかに目標過給圧まで引き下げることができる。
【００６６】
尚、上記実施例１では、目標エンジン出力に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御したが、アクセル開度に応じて目標エンジン出力が変化し、それに応じて目標燃料噴射量が変化してエンジン出力が変化するため、アクセル開度や目標燃料噴射量もエンジン出力を反映した情報となる。そこで、アクセル開度に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御したり、或は、目標燃料噴射量に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御するようにしても良い。
【００６７】
また、上記実施例２では、排出ガス温度と排出ガス体積流量に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御したが、エンジン出力に応じて排出ガス温度や排出ガス体積流量が変化し、それに応じて触媒温度が変化するため、触媒温度もエンジン出力を反映した情報となる。そこで、触媒温度に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御するようにしても良い。
【００６８】
その他、エンジン出力に関連性のある種々の情報（例えば、スロットル開度、吸入空気量、点火時期、エンジン回転速度等）に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御するようにしても良い。
【００６９】
また、エンジン１１を搭載した車両の運転者によって操作される排気熱回収操作スイッチ（操作手段）を設け、この排気熱回収操作スイッチの操作状態に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御するようにしたり、或は、変速機のシフトレバー（操作手段）の操作位置に応じて排気熱回収器１９の排気熱回収量を変化させるように電動ウォータポンプ１５を制御するようにしても良い。このようにすれば、運転者の操作に応じて排気熱回収量を変化させて排気効率を適正に変化させることができる。
【００７０】
また、上記各実施例１〜３では、電動ウォータポンプ１５によって排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を調整するようにしたが、排気熱回収器１９による排気熱回収量を調整する方法は、適宜変更しても良い。
【００７１】
例えば、図１２に示すように、冷却水循環流路１２のうちの排気熱回収器１９の上流側と下流側との間に、排気熱回収器１９をバイパスするバイパス流路２６を接続して、冷却水循環流路１２とバイパス流路２６との分岐部（又は合流部）に、流量調整バルブ２７を設ける。この流量調整バルブ２７は、排気熱回収器１９に流れる冷却水の流量と、バイパス流路２６に流れる冷却水の流量の流量比を調整可能な電磁駆動バルブで構成し、この流量調整バルブ２７によって排気熱回収器１９に循環させる冷却水の流量を調整することで、排気熱回収器１９による排気熱回収量を調整するようにしても良い。この場合、流量調整バルブ２７が排気熱回収量調整手段としての役割を果たす。
【００７２】
更に、排気熱回収量調整手段は、排気熱回収器に循環させる冷却水の流量を調整する手段に限定されず、例えば、排出ガスと冷却水との間で熱交換を行うための熱交換媒体を封入した熱交換媒体循環経路に開閉弁を設けた排気熱回収器の場合には、この開閉弁を排気熱回収量調整手段として用いて、開閉弁によって熱交換媒体の循環量を調整することで排気熱回収器による排気熱回収量を調整するようにしても良い。
【００７３】
その他、本発明は、エンジン冷却システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。
【符号の説明】
【００７４】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…冷却水循環流路、１３…ラジエータ、１５…電動ウォータポンプ（排気熱回収量調整手段）、１６…サーモスタット、１７…排気管、１９…排気熱回収器、２３…ＥＣＵ（排気熱回収制御手段）、２４…排気タービン式過給機、２７…流量調整バルブ（排気熱回収量調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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